物理九年级全册第八章《电磁相互作用及应用》教学教案（教科版）

教科版物理九年级全册第八章《电磁相互作用及应用》教学教案第1节电磁感应现象【教学目标】一、知识与能力1.理解电磁感应现象及其产生的条件。2.了解感应电流的方向与哪些因素有关。3.知道交流发电机的原理，知道发电机在工作时能量如何转化。4.了解我们生活用电是交流电及其频率。二、过程与方法1.通过探究磁生电的条件，进一步了解电和磁之间的相互联系，提高学生观察能力、分析概括能力和联系简单现象探索物理规律的能力。2.观察和体验发电机是怎样发电的，提高学生应用知识分析和解决问题的能力。三、情感、态度与价值观1.认识自然现象之间是相互联系的，进一步了解探索自然奥妙的科学方法。2.认识任何创造发明的基础是科学探索的成果，使学生了解科技发展是人类社会进步的巨大推动力，初步具有创造发明的意识。【教学重点】实验探究“磁如何产生电”。【教学难点】电磁感应实验的设计方案和制作小发电机。【教学突破】通过重新演示奥斯特实验引导学生逆向思维的方式设计并操作探究实验“磁是如何生电的”，来掌握产生感应电流的必要条件。并借助“太空悬绳发电”材料给学生以形象思维的实例来突破切割磁感线这一抽象的理论。制作小发电机模型关键是线圈匝数要多，为了使实验简洁化，可以让学生组装实验室提供发电机小模型。【教学准备】◆教师准备1.多媒体电脑、展台、自制PPT课件。2.干电池两节、开关一只、导线若干条、小磁针一个、小灯泡一个、演示电流表、手摇发电机。◆学生准备蹄形磁体2～3块、漆包线、导线若干条、灵敏电流计、发电机模型等。┃教学过程设计┃教学过程批注一、回顾实验，引入新课。教师重做奥斯特实验，请同学们观察后回答：此实验称为什么实验？它揭示了一个什么现象？学生回答：奥斯特实验。说明电流周围能产生磁场。教师阐述：奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系，说明电可以产生磁，那么，我们可不可以反过来进行逆向思索：磁能否生电呢？怎样才能使磁生电呢？猜想：1.由奥斯特实验，当导线中通有电流时，小磁针会转动，那么反过来，如果我们让小磁针转动(或其他强磁体运动)，导线中会不会有电流产生呢？2.通电导线在磁场中会受到力的作用，从而使导体发生了运动，那么反过来，如果让导体在磁场中先运动，导体中会不会产生电流呢？下面我们就沿着这个猜想来设计实验，进行探索研究。二、进行新课。(一)法拉第的发现。简单介绍法拉第发现磁生电的故事，可参考补充材料。组织学生进行探究“磁是如何生电的”。提问：实验目的是什么？学生回答：探索磁能否生电？怎样使磁生电？提问：根据实验目的，及猜想本实验应选择哪些实验器材？为什么？学生回答：根据研究的问题，需要有________；检验电路中是否有电流需要有________；控制电路必须有________。(磁体和导线；灵敏电流计；开关)教师展示实验器材，注意让学生弄清蹄形磁铁的N、S极和磁感线的方向，然后按教材图8—1—2的装置安装好(注意直导线先不要放在磁场内)。进一步提问：如何做实验？其步骤又怎样呢？实验次序实验条件电流表指针的反应1将闭合电路的部分导体置于磁场中，导体和磁场都不动2使导体在水平方向做切割磁感线运动3使导体向上和向下平行于磁感线运动4使导体斜着一定角度做切割磁感线运动5导体不动，磁场左右动6导体不动，磁场上下动教师引导学生根据教科书内容设计实验的记录表格。注意几种情况逐一进行实验，探索在什么条件下导体在磁场中产生电流。实验过程中要求学生要详细记录实验的方法和观察到的现象，并认真进行分析总结，才能发现其中的规律。实验表明：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。通过实验得出磁生电的两个必要条件：一是闭合电路，二是部分导体做切割磁感线运动。在得出结论后，教师可再引导学生进行两个对比实验：(1)将电路中的开关断开，让导体做切割磁感线运动；(2)将磁体拿开，让导体向各个不同的方向运动。请学生观察实验现象，进行分析讨论，这样做可加深学生对感应电流产生条件的理解。提问：探究感应电流的方向与哪些因素有关？注意：这个探究之前，可先提示学生注意观察灵敏电流表指针的偏转方向与电流方向的关系。这个探究活动目的很明确，在前面实验的基础上，学生一般能把握要点，围绕导体的运动方向和磁场的方向来进行实验。结论：感应电流的方向跟导体的运动方向和磁场的方向都有关系。教师可进一步设问，让学生思考：若导体的运动方向和磁场的方向同时改变，电流方向将如何呢？学生回答：电流方向不变。探究之后，组织学生讨论“太空悬绳发电”，增强学生自觉关注科技前沿的良好科学素养。多媒体进一步展示补充材料：太空悬绳发电。(二)发电机。提出问题：电磁感应现象表明，机械能转化为电能是可行的，由此，法拉第发明了发电机。怎样让导体中得到持续电流？学生讨论后老师提示：把直导线在磁场中运动，改为线圈在磁场中转动。学生动手做：做一个小发电机。教师演示手摇发电机，迅速地转动摇把，连接在发电机上的灯泡亮起来了。教师：这是怎么回事呢？请同学们认真阅读教科书上本节关于发电机部分的内容，然后请一位同学来给大家说一说发电机的主要构造。发电机的主要构造：定子和转子。讨论学习：交变电流、交流电、频率、我国交流电的频率等知识。提出问题：如何利用发电机产生直流电呢？教师补充说明：直流发电机中的换向器。发电机中能量转化：机械能转化为电能。讨论教材第127页漫画“婴儿的未来”及第128页走向社会材料“关于电能的调查研究”，让学生感知科技成果对人类生活的影响及电能的优越性。通过介绍科学史激发学生探究的兴趣，还可以借助法拉第花费了10年的坚持不懈努力，才终于验证了“电生磁”的逆向现象“磁生电”，培养学生不怕困难的意志。注意结合本实验培养学生在选择实验器材时，一定要根据实验的目的进行。制作小发电机：参考教科书第126页图及教材内容组装小发电机。一个小发电机就做成了。也可用手握的电吹风机对着线圈吹，实验效果会更加明显。这种手握的电吹风机，一般的文具店有售。同时还要提醒学生线圈的匝数不可绕得太多或太少，太多难以带动它转动，太少了则产生的电流很微弱，不利于观察。因为这节课前面还有一个实验探究，所以时间较紧，本动手做可以安排学生课下进行，而本节课可以让学生直接组装实验室提供的发电机模型，并把发电机模型和电流表等组成闭合回路进行验证。三、反思总结。1.请学生反思自己本节课的学习情况，谈谈收获和体会。2.教师进一步强调本节课的重点、难点和关键点。3.布置思考题及课后作业。(1)作业：教材第128页“自我评价”中的第1、2、3题。(2)鼓励学生课后进行家庭小实验：玩具电动机能发电吗？┃教学小结┃【板书设计】第1节电磁感应现象(一)法拉第的发现1.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。2.感应电流的方向跟导体的运动方向和磁场的方向都有关系。(二)发电机1.发电机的主要构造：定子和转子。2.交变电流、交流电、频率。3.我国交流电的频率为50Hz，周期为0。02s。4.发电机中能量转化：机械能转化为电能。【教学探讨与反思】这节课的内容比较多，但教材中明显地去掉了抽象难理解的发电机的工作原理，代之的是对原理的简单介绍，几句话，我们如何处理这个问题也是关键，实践证明：不过深地追究工作过程的完整性，只是对图作一个简单的描述、趋势分析即可。交直流发电机的转换教材也没提到，我认为将换向器的知识再次使用一下，对学生来说难度不算太大，对他们的学习还有帮助，所以我就讲了一下，我感到很好，培养了学生的创新意识和创新能力，使之对发电机的转换有了个清晰的认识。第2节磁场对电流的作用【教学目标】一、知识与能力1.知道磁场对通电直导线有力的作用。2.知道磁场方向、直导线中的电流方向、直导线的受力方向三者之间的关系。3.知道磁场对通电线圈有力的作用。4.理解换向器的作用5.知道电动机的应用。二、过程与方法1.通过对影响通电直导线在磁场中受力方向的因素的猜想，逐渐学会根据科学现象、大胆地猜想。2.通过对通电线圈在磁场中受力而转动这个现象的分析，逐渐学会用动态的观点去解释一个物理过程。三、情感、态度与价值观通过对生活中的直流电动机的认识及对其工作原理的了解，进一步明确物理与生活的密切联系，激发学习物理的动力与兴趣。【教学重点】磁场方向、直导线中的电流方向、直导线的受力方向三者之间的关系；换向器的作用。【教学难点】换向器的作用。【教学突破】通过学生动手制作一个电动机和多媒体展示，分析换向器的作用。【教学准备】◆教师准备1.多媒体电脑、展台、自制PPT课件。2.条形磁铁1块、小磁针。◆学生准备碲形磁体1块、条形磁体1块、漆包线、导线若干条、上一节课自制的小发电机、干电池2节等。┃教学过程设计┃第1课时教学过程批注一、播放多媒体实物，引入新课。多媒体展示机床、电力机车、汽车、电梯、电扇、冰箱等各种电动工具图片实物，同时播放它们运转时的声音。欣赏图片，感受电气化带来的方便。思考是什么带动机械转动的？让学生知道这些机器都少不了一个重要的设备——电动机，激发学生探究电动机转动的奥秘。二、进行新课。(一)磁场对通电导线的作用。提出问题：那么，为什么给电动机通电，它就能转动呢？电动机工作的原理是怎样的呢？并引导学生思考：先让我们一起来回忆一下奥斯特电生磁的实验。哪位同学可以叙述一下奥斯特的实验过程及结果？学生总结回答：丹麦物理学家奥斯特在做实验时偶然发现当导线中有电流通过时，它附近的磁针指向发生了偏转，这个意外的现象引起了奥斯特极大的兴趣，它又继续做了许多实验，终于证实了电流的周围存在着磁场。演示并提出问题：让我们一起回过头来看看奥斯特的实验(用多媒体课件展示奥斯特实验的实验装置及结论)。奥斯特是用一根小磁针放在通电导线的旁边发现了小磁针会受到力的作用，而且电流方向改变后，小磁针的转动方向也改变。那么我们反过来想一下，假如通电导线放在磁场中会不会也受到磁场的作用力呢？让学生思考和讨论并回答：我想会。因为奥斯特的实验证明了通电导线可以产生磁场，而且我们也知道了通电螺线管产生的磁场就相当于一个条形磁铁的磁场。那么把通电导线放在磁场中也就相当于把两个磁铁放在一起，肯定会有力的作用。因为两个磁体之间是可以相吸或相斥的。提出问题：这个同学的猜想听起来很有道理，但是正不正确呢？我们应该怎样去判断？学生回答：用实验去验证。老师指导学生讨论实验设计方法，并结合教材第129页的实验探究方案，让学生分组实验：让通电导线在磁场中动起来。点评：让导体ab在导轨上运动不太好制作，可以采用悬挂的方法。让一段直导线和很柔软的细电线相连，并把直导线悬挂在铁架台上，放入蹄形磁体中，直导线运动很直观。提出问题：通电导线在磁场中是不是永远向一个方向运动？学生继续猜想，然后按照学生的猜想演示实验，验证他们的想法。引导学生思考一下，奥斯特改变电流方向，小磁针的转动方向也改变了。我们这里的导线是不是永远向左运动的呢？怎么样去验证你的想法？学生分析解答：可以改变电流的方向来看看导线的运动方向有没有改变。学生分析解答：可以保持电流方向不变，改变磁场方向来看看导线的运动方向有没有改变。学生实验探究：先改变电流方向，再改变磁场方向。同学们观察到了什么现象，由此又说明了什么？现象：看到导线的运动方向改变了，说明了改变电流或者磁场的方向，通电导线的运动方向也会改变。结论：通电导线所受力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关。提出问题：通电导线在磁场运动过程中，能量如何转化？学生回答：电能转化为机械能。(二)让线圈在磁场中转起来。在总结以上实验的基础上，启发学生思考：把一个通电线圈放在磁场里，线圈会怎样运动？指导学生做好实验探究“磁场对通电线圈的作用”。提出问题怎样让线圈持续转下去？请同学们业余有时间参考教材第131页动手做：制作一个电动机。下一节课我比较一下谁做的电动机转动状态好。这节课我们能获得那么多知识，和同学们善于思考是离不开的。同学们在讨论问题时都很认真，并且还能联系我们以前学过的东西去想问题，也越来越善于由看到的实验现象总结出实验的结论，语言表达比较规范。请同学在课外思考我们刚才提出的问题。通过学生小组实验，观察实验现象。使学生理解通电线圈在磁场中的运动情况，为下面问题解决打下实践基础。┃教学过程设计┃第2课时教学过程批注(三)动手做：制作一个电动机。竞赛活动：分组展示自己制作的电动机。交流收获：结合自己制作过程中的思考、课堂展示情况，请同学们交流收获。换向器，在电动机中用两个铜制的半环，来保证每当线圈刚转过平衡位置，就改变一次电流方向，线圈可以不停地转动下去，这两个铜制半环就是换向器。换向器的作用：改变线圈的电流方向，使线圈得以持续转动。多媒体展示一些生活生产中电动机上的换向器，并交流收获。直流电动机的工作原理：利用磁场对电流的作用使线圈转动，同时利用换向器及时改变线圈中的电流方向，从而保持线圈持续的转动。电动机的组成：线圈、换向器、电刷。(四)电动机与人类文明。学生自学并交流电动机的优点：电动机结构简单、控制方便、体积小、效率高。分析电动机的作用：把电能转化为机械能。学生活动：列举生活生产中哪些地方应用电动机。学生活动：讨论学习教材第133页，图8—2—8现代化的汽车上的小型电动机。教学过程首先通过学生展示自己制造的电动机，培养学生的竞争意识，把制造过程放到课外进行，有利于培养学生应用物理知识的实践能力。对于换向器的教学，是本节课的重点，也是难点，采用多媒体或挂图的教学，有利于增强学生的直观意识和兴趣。随着社会的发展和技术的进步，电动机和人类的关系将越来越密切，并且电动机和电脑等设备联合使用，使人们的生活进入自动化时代。电动机在人们的现实生活和生产中利用非常广泛，让每一个学生都举出应用电动机的地方，体会物理就在身边。三、反思总结。1.请学生反思自己本节课的学习情况，谈谈收获和体会。2.教师进一步强调本节课的重点、难点和关键点。3.布置思考题及课后作业。(1)作业：教材第134页“自我评价”中的第1、2、3题。(2)鼓励学生课后进行家庭小实验：自制电动机玩具？┃教学小结┃【板书设计】第2节磁场对电流的作用(一)磁场对通电导线的作用1.通电导体在磁场中受力的作用。力的方向跟电流的方向、磁感线的方向有关。2.磁场对电流的作用，表明电能可以转化为机械能。(二)让线圈在磁场中转动起来通电线圈在磁场中受力转动。(三)动手做：制作一个电动机1.换向器：两个铜制半圆环，其作用是每当线圈刚转过平衡位置，就改变一次电流方向，使线圈可以不停的转动下去。2.电动机的组成：线圈、换向器、电刷。(四)电动机与人类文明电动机的优点：电动机结构简单、控制方便、体积小、效率高。【教学探讨与反思】这节课的内容较多，可以分为两个课时。对于本节课的难点：换向器的作用。是在探究“磁场对通电线圈的作用”的实验现象——线圈在平衡位置晃动几次后就停止在平衡位置的基础，提出问题让学生思考，然后把动手做“制作一个电动机”安排成课外小制作，既培养了学生自我动手能力，又能给出学生充分思考解决问题的方案，还能增加课堂及时巩固练习的时间，为下一节的课堂比赛打下基础。然后教师还通过展示实物电动机的换向器讲解，从而多角度的理解这一难点。通电导体在磁场中受到力的作用，表明电能可以转化为机械能，从而实现了电能转化为机械能的实际利用。通过教学要让学生明白，从实际到理论，需要走一段艰难而曲折的路，同样，从理论回到实践，仍然需要付出艰苦的劳动，这种劳动包含了人类的创造和发明。第3节电话和传感器【教学目标】一、知识与能力1.了解电话的工作原理，知道声电相互转化的原理。2.了解传感器原理及生活中用到的各种传感器。二、过程与方法1.通过观察声音信息与电信息相互转化的实验，使学生了解电话的基本工作原理。2.通过学生自己课余收集信息，培养学生搜集信息、处理信息的能力。三、情感、态度与价值观1.通过交流讨论，使学生学会与人交流自己的见解，认识到交流合作的重要性。2.通过学习体会生活中的物理，初步认识科学及相关技术对于社会发展、自然环境及人类生活的影响，培养学生将科学服务于人类的意识，激发学生振兴中华的使命感与责任感。【教学重点】电话的工作原理。【教学难点】处理声信息与电信息相互转化的实验。【教学突破】把声音信息转化为电信息通过设计成演示实验让学生观察讨论的方式解决；把电信息转化为声音信息设计成小组探究实验的方式解决。【教学准备】◆教师准备1.多媒体电脑、展台、自制PPT课件(各式各样的电话、扬声器、传感器、电话模型图片)。2.条形磁铁1块、线圈一个、示波器一台。◆学生准备条形磁体1块、漆包线、导线若干条、纸片和纸屑、干电池2节等。┃教学过程设计┃教学过程批注一、创设情境，引入新课。演示：用遥控控制多媒体投影的打开和关闭。学生活动：用1分钟的时间，回想自己最难忘的一次电话通信过程，然后分组交流感想和收获。老师引导：老师首先说明电话是当今时代使用最广泛、最普及的通讯工具之一。传感器的种类很多，能将声信息、光信息、力信息等转化成为电信息，在自动控制领域及日常生活中也得到广泛的应用。并介绍德国莱斯关于把声音信息转化为电信息传到远方的猜想和贝尔发明电话的有关材料。通过实际演示操作遥控器，让学生感知传感器就在身边；并且通过学生活动，让学生们感受电话给生活带来的便利，激发学习兴趣。二、进行新课。(一)声信息与电信息。1.提出问题：怎样把振动的声音信息转化成电流的信息呢？老师演示：把声音信息转换成电流信息。按教材第19页图8—5—2所示情景，组装好实验器材，然后让一个学生大声说话、唱歌。请同学们观察示波器上图形的变化情况。现象：当对着线圈说话时，示波器上出现了与声音变化相对应的图形。学生交流分析：根据电磁感应现象，当置于磁极附近的线圈在声音推动下做切割磁感线振动时，线圈中会产生与声音变化相应的感应电流。2.学生分组交流并设计实验探究：把电流信息还原成声音信息。学生按照教材第135页图8—3—3组装实验器材并进行实验，实验现象可以表明变化的电流可以转化为振动。如果通过线圈的电流是由声音转化而成的，类似装置就可以把声音还原。3.把上面的老师演示实验和同学们的探究实验组合起来，就设计出了电话的主要构造话筒和听筒。学生活动：自学并交流电话的发展历史。多媒体展示电话话筒和听筒的构造示意图。图8—3—1是话筒的结构。话筒中有能振动的膜片和随话音跳动的碳粒。人们对着话筒说话时，膜片便随着声音的高低而发生振动，从而压缩碳粒一紧一松，这样就把强度不同的声波变成了相应大小的电流。图8—3—2是听筒的结构。听筒里有电磁铁和膜片，当对方强弱不同的电信号传到听筒后，电磁铁便将电信号变成膜片的强弱振动，把传输的声音还原出来。电话听筒中的电磁铁的铁心不是用软铁，而是用永磁铁铁制成，这主要是为了改善通话效果，保持声音不失真。因为用永磁铁做铁心，在螺线管未通电时铁片也被磁性适中的永磁铁所吸引，适当的弯曲。当螺线管内通过强弱变化的电流时，电磁铁对铁片的吸引力就会发生忽大忽小的变化，铁片就振动起来了，这要比用软铁做铁心效果好得多。4.扬声器。学生活动：分析教材第137页中扬声器结构图，并阅读交流一下材料。材料：动圈式扬声器的构造和工作原理。用薄的绝缘材料制成一个圆管，粘在锥形纸盆中央的后部，圆管外面用细漆包线绕上几十或上百匝线圈，称作音圈。扬声器后部装有永磁体，它和环形的软铁组合起来，在环形的磁极之间形成一个很强的磁场，并且让音圈置于这个磁场中。当音圈中有电流通过时，就会受到磁场的作用力而运动。由于扬声器工作